Защита и укрепление бетона

Защита и укрепление бетона осуществляется на различных временных этапах изготовления изделий и строительства.

Для защиты и укрепления бетона существует множество методов. Главный из них — получить прочный и водонепроницаемый бетон на стадии его изготовления. На эту тему на страницах kamsaddeco.com есть много материалов. Ссылки даны в конце статьи.

Но это не всегда получается. Или имеется изделие (конструкция) из старого разрушающегося бетона. Задача его укрепить.

Сегодня рассмотрим варианты использования различных пропиток физического и химического действия. Они имеют свои достоинства и недостатки. Чаще всего их применение осуществляется уже на готовом изделии или конструкции. Причем значительная часть из таких герметиков (пропиток) может работать только на бетоне в возрасте старше 1 месяца.

Некоторые пропитки были проверены на старых и новых бетонных плитках .

Защита бетона

С О Д Е Р Ж А Н И Е

1. Защита декоративного бетона.

2. Органические и неорганические пропитки для бетона.

3. Какая химическая защита и укрепление бетона надежнее.

4. Соли для защиты бетона.

5. Результаты испытаний пропиток на декоративном бетоне.

6. Заключение.

Защита декоративного бетона

Перед мастерами при изготовлении декоративных изделий из бетона (на окончательном этапе) стоят две задачи. Это улучшить внешний вид изделия и защитить его от внешних воздействий окружающей среды.

Один из способов добиться такого внешнего вида, сохраняя при этом защиту, — использовать проникающий герметик.

Проникающий герметик — это универсальный термин, используемый для описания множества химикатов и продуктов. Общим для этих различных химических составов является то, что все они проникают в поверхность бетона. При этом обеспечивают определенный уровень стойкости к образованию пятен и не оставляют пленки. Отсутствие пленки означает, что не будет никакого блеска. Изнашиваемой поверхностью будет бетон, а не пленка герметика.

Этот последний пункт защиты от износа особенно важен в декоративном мире. Существуют цветовые системы, для которых требуется герметизирующая пленка для “фиксации” цвета и обеспечения защиты от истирания и износа.

Первоначально разработанные для обработки камня, каменной кладки и бетонных поверхностей, проникающие герметики в первую очередь противостоят воздействию воды. При этом они не изменяют внешний вид основания. Их основными функциями были устойчивость к солям и кислотам, контроль высолов и водостойкость.

Некоторые мастера используют гидрофобизатор для улучшения и затемнения цвета , известный как “мокрый камень”. Но его надежность невысокая. Для поддержания такого вида и водостойкости необходимо повторять пропитку.

Как работает проникающий герметик?

Проникающий герметик снижает способность основания впитывать воду на молекулярном уровне. Представьте бетонную поверхность в виде ряда микроскопических отверстий, расположенных вплотную друг к другу. Без какого-либо герметика эти дверцы широко открыты для молекул воды.

После нанесения герметика дверцы открываются не так широко, что предотвращает попадание влаги в поверхность бетона. Дверцы закрываются не полностью, что позволяет пару и газу проходить через основание. Но они не пропускают более крупные молекулы воды.

Такое свойство называется паропроницаемостью. Это то, что отличает водостойкий, дышащий проникающий герметик от водонепроницаемого покрытия. Паропроницаемость используется не только в герметиках, но и в многих строительных материалах.

Что происходит с поверхностью бетона, если использовать водонепроницаемое пленочное покрытие (это многие лаки и краски).

При недостаточной гидроизоляции обратной стороны изделия с годами происходит насыщение влагой структуры камня. Вода ищет выход во всех направлениях. В том числе и на лицевую поверхность. При отрицательных температурах кристаллы льда, скопившиеся под пленкой, разрушают ее и поверхность изделия. Результат — шелушение и отслаивание значительной массы бетона.

В меньшей степени, но есть проблемы и у паропроницаемой пропитки. Это видно из следующего рисунка.

Защита бетона органикой

Органические и неорганические пропитки для бетона

Краткий обзор распространенных типов органических проникающих пропиток

Этот список основан на ключевых активных ингредиентах, содержащихся в каждом типе. Важно отметить, что многие проникающие пропитки представляют собой смеси различных ингредиентов.

Силикон – пропитки на основе силикона могут быть проникающими или пленкообразующими. В данном случае мы будем рассматривать их как проникающие, хотя они имеют неглубокое проникновение. Также обладают превосходной водо- и маслостойкостью. Но часто имеют срок службы не более года из-за плохой устойчивости к ультрафиолетовому излучению. Они могут затемнять основание. Являются хорошим выбором для отделки цветного бетона или открытых заполнителей, где требуется устойчивость к воздействию воды.

Силан – этот тип имеет наименьший размер частиц, что обеспечивает глубокое проникновение в плотные основания. Он сцепляется с цементирующим материалом для уменьшения пористости и очень хорошо противостоит воздействию воды и масла. Однако срок службы таких средств составляет от 5 до 8 лет. Хотя они не сильно улучшают цвет, это хороший выбор для штампованного бетона, цветного бетона, отделочных материалов с открытым заполнителем и накладок.

Силоксан – этот тип имеет самый большой размер частиц, который препятствует глубокому проникновению. Его слабое сцепление с цементирующим материалом уменьшает пористость. Чаще всего его используют для улучшения водостойкости пористых оснований. Поскольку большая часть материала находится вблизи поверхности, срок его службы невелик — от 1 до 3 лет. Силоксан не улучшает цвет и может быть использован на окрашенном бетоне, штампованном бетоне, открытых заполнителях и бетонной брусчатке.

Силикон – этот тип содержит частицы среднего размера, которые образуют внутреннюю сшитую мембрану. Она значительно уменьшает пористость. Пропитка обеспечивает превосходную водо- и маслостойкость, имеет длительный срок службы и не ухудшают цвет. Лучше всего она работают на пористых основаниях, таких как окрашенный бетон, штампованный бетон, покрытие из открытых заполнителей и бетонная брусчатка.

Гибриды — эти пропитки представляют собой комбинации проникающих герметиков и /или других смол (акриловых). Предназначены для обеспечения определенного типа защиты или улучшения основания. Распространенным гибридом может быть смесь силана и силоксана. Она позволяет использовать преимущества свойств обоих материалов.

Неорганические пропитки для бетона

Силикатные – выделяются литиевые пропитки. Благодаря небольшому размеру частиц обеспечивают хорошее проникновение. Силикатные соли (силикат лития, силикат натрия, силикат калия) образуют кристаллы гидрата силиката кальция, которые уплотняют поверхность бетона. Натриевые и калиевые обеспечивают некоторую водо- и маслостойкость. Литиевые отличаются своей усиленной кристаллизацией, однократным нанесением и длительным сроком службы. Их свойства отверждения используются в сочетании с алмазной полировкой.

Натриевые силикаты (жидкое стекло) в зависимости от плотности ведут себя по-разному. Об этом можно прочитать в статье про жидкое стекло.

Еще есть коллоидные и фторсиликатные. О них в следующей главе.

Перечисленные неорганические пропитки относятся к химическим, а органические к физико-механическим. С первыми происходит химическая реакция с составляющими цемента и формирование дополнительной укрепляющей сетки. А вторые формируют на внутреннем и наружном уровне синтетическую пленку с разной степени адгезии к цементному камню.

Понятно, что химические более стойкие. Поэтому их называют еще и упрочняющими. Поскольку у них нет органической пленки, они более устойчивы к ультрафиолету. Неорганика совместима с бетоном, т.к. имеет ту же неорганическую структуру. Но и у них есть свои достоинства и недостатки.

Какая химическая защита и укрепление бетона надежнее

Сравнение химических неорганических пропиток

По своим характеристикам на первом месте стоят литиевые пропитки.

Их достоинства:

самые экономичные
наибольшая глубина проникновения
легкое нанесение в один слой
равномерное распределение по поверхности
быстрая реакция
образует нерастворимый водой полимер
наибольшее упрочнение
высокая скорость набора прочности (1…2 недели)
не только останавливает, но и предотвращает реакцию ASR
можно пропитывать свежий бетон
можно полировать.

Самая близкая по характеристикам к ней коллоидная пропитка. Она представляет из себя оксид кремния SiO2 в коллоидном виде. Эта пропитка уступает литиевой только в меньшем упрочнении, чуть большем расходе и невозможности предотвращения реакции ASR.

Остальные химические пропитки имеют много недостатков: больший расход, низкая скорость набора прочности (1…12 мес.), небольшая проникающая способность, неравномерность реакции, оставляют белесость на поверхности, сложность в нанесении (несколько слоев), впитывают воду.

Защиты бетона с помощью различных солей

Высокая долговечность бетона во многом зависит от его пористости. Чем меньше пористость, тем меньше проницаемость бетона, больше его долговечность. Поры нарушают структуру бетона и уменьшают его водонепроницаемость, увеличивают водопоглощение, снижают морозостойкость и стойкость против действия жидкостей.

Повысить морозостойкость и атмосферостойкость бетона может послужить кольматация пор специальными составами солей.

При взаимодействии солей с компонентами искусственного камня осуществляется защита бетона. Это связано с образованием труднорастворимых гидросиликатов, гидроалюминатов и гидросульфоалюминатов кальция, которые частично заполняют поры. Тем самым повышают плотность и прочность поверхности бетона.

Чаще всего в растворах, наносимых на бетонную поверхность и вносимых в цементную смесь, используют следующие соли: нитрат натрия, сульфат натрия, хлорид кальция, сульфат алюминия.

Сульфат алюминия в результате реакции с водой образуются гидрозоли алюминия, создающие пространственные структуры в виде сетки, имеющие очень развитую высокопористую поверхность, обладающие большой адсорбционной способностью и способные кольматировать поры цементного камня. Сильное подкисление раствора в результате гидролиза и образование гидроокиси алюминия существенно сказываются на кинетике гидратационного твердения цемента и составе новообразований цементного камня.

Кроме того, сульфат алюминия вступает в обменную реакцию с щелочами более активных, чем алюминий, металлов, в частности с Са(ОН)2.

При небольших дозировках соль ускоряет гидратацию силикатных фаз цемента и повышают прочность цементного камня. В больших дозировках подавляет гидратацию силикатных фаз портландцемента в ранний период (одни сутки) за счет образования алюмосиликатного геля, блокирующего силикатные фазы цементного клинкера.

Нитрат натрия применяется как ускоритель твердения и ингибитор коррозии арматуры железобетонных конструкций. Количественное уменьшение компонента не обеспечивает стехиометрического взаимодействия, увеличение — не позволяет срабатывать всем компонентам в полном объеме.

Сульфат натрия применяется как пластификатор дисперсных продуктов реакций, обеспечивая однородность свойств и фазовое равновесие полифазного массива бетона. Уменьшение количества компонента не обеспечивает пластифицирующего влияния на бетонную смесь и получаемые структуры отличаются неоднородной плотностью. Увеличение количества добавки недопустимо сдерживает структурообразование, что в результате приводит к получению рыхлых бетонов.

Хлорид кальция применяется как сильный электролит для увеличения ионной силы раствора. Уменьшение количества компонента не обеспечит необходимых скоростей реакций, а увеличение — характеризуется активным выходом гидроксосолей к поверхности испарения. Это приводит к появлению высолов и белых хлопьев на угловых элементах бетонных конструкций. Они получили название «белая смерть бетона».

Принцип действия CaCl2 основан на проникновении в пористую структуру приповерхностной зоны изолируемого материала растворов рабочих веществ. Также их фиксации в толще материала в виде нерастворимых химических соединений. Они заполняют поры с вытеснением из них жидкости. В результате создаются наиболее оптимальные условия для герметичности всей системы.

Чаще всего соли смешиваются с цементом. Эту массу используют как добавку в цементно-песчаную смесь или для обмазки бетонного изделия (конструкции).

В последнем случае активные компоненты проникают в бетон силами капиллярного подсоса и осмотической диффузии. Бетонную поверхность предварительно пропитывают водой.

За счет химической реакции (в присутствии воды) с цементом бетона образуют нерастворимые водой нитевидные кристаллы.

Эти кристаллы заполняют поры, капилляры и микротрещины. При этом остается паропроницаемость камня. Ухаживать за такой поверхностью надо как за молодым бетоном: опрыскивать водой и закрывать пленкой.

Результаты испытаний пропиток на декоративном бетоне

Проверка водопоглощения бетона проводилась на молодом бетоне (отливки от 1 до 14 дней) и на старых 2-х годичных. Некоторые из них присутствуют на первом фото.

В качестве пропиток использовались силикаты натрия, калия и лития. А также готовая к применению смесь солей.

Силикат натрия (жидкое стекло) проверялось от нескольких изготовителей. Надо отметить, что на упаковке ни у одного не была указана плотность. Она при проверке оказалась разная — от 1,28 до 1,5.

Это важно знать при подготовке раствора для пропитки (читать статью о жидком стекле).

Плотность калиевого и литиевого жидкого стекла также была измерена.

Через сутки после полного высыхания калиевая и натриевая пропитка легко смылась водой. Проверка проведена на плотном и рыхлом бетоне. На плотном защита бетона от воды и до пропитки была максимальна: капля воды на поверхности плитки впитывалась в течение 1-2 часов. На рыхлом от 30 сек. до нескольких минут. Такой разброс определяется составом смеси (читать статью различные составы сухих строительных смесей).

С первых часов хорошие результаты показала литиевая пропитка. Даже рыхлые плитки в первый день впитывали воду только через 30 мин. Через 4 дня — через 1 час. Через 2 недели — через 2 часа. На плотных плитках улучшения практически незаметно.

А вот натриевая после нанесения, смыва и просушки ухудшила ранее имеющиеся значения. Такое впечатление, что она разрушает верхний слой плитки.

Калиевая дала промежуточные результаты. Она вместе с натриевой значительно улучшает защиту бетона от воды только через 2 недели после пропитки.

Примерно также ведет себя и пропитка из смеси солей. Кроме этого ей требовалось дополнительное обслуживание. Необходимо опрыскивать поверхность и защищать пленкой в течение первых 3-х дней.

Заключение

Самые лучшие показатели при элементарной проверке у литиевой пропитки. Она начинает хорошо работать уже через пару часов после обработки поверхности плитки.

Защита бетона может быть правильно организована только при известном составе и плотности бетона.

Пропитка натриевым и калиевым жидким стеклом (также и смесью солей) начинает работать после 2-х недельного срока. Замечено, натриевое жидкое стекло в первые дни даже ухудшает влагозащиту бетонной поверхности.

Надо отметить, что все пропитки и добавки рассчитаны на обычный состав бетона — цемент с песком. Поэтому их изготовители всегда рекомендуют делать предварительную пробную проверку. Иначе можно получить противоположный результат.

Также надо не забывать, что у изделия есть и обратная (внутренняя) сторона. Чтобы лицевая дольше служила, необходимо гидроизолироввать внутреннюю. Необязательно декоративно, но качественно.

Всем удачи в вашей работе и творчестве. До новых встреч на страницах kamsaddeco.com.

Какая защита и укрепление бетона надежнее